Στον σταθμό ερευνών της Αρκτικής στο - 40 βαθμό και ο σταθμός βάσης επικοινωνίας της Σιβηρίας σε -30 βαθμούς, η χωρητικότητα των παραδοσιακών μπαταριών λιθίου θα αποσυντίθεται κατά περισσότερο από 50%και μπορεί ακόμη και να αποτύχει να ξεκινήσει. Οι μπαταρίες λιθίου που έχουν τοποθετηθεί σε ράφι επιτυγχάνουν σταθερή λειτουργία σε περιβάλλοντα ακραίας χαμηλής θερμοκρασίας μέσω βελτιωμένων κυτταρικών υλικών, σχεδιασμού μόνωσης καμπίνας και ευφυούς τεχνολογίας προθέρμανσης, επίλυση του προβλήματος ενεργειακής τροφοδοσίας σε βασικά σενάρια σε κρύες περιοχές. Οι παγκόσμιοι κατασκευαστές έχουν αναπτύξει προσαρμοσμένες λύσεις για "υψηλή αντίσταση παγετού+κατανάλωση χαμηλής ενέργειας" για να καλύψουν τις διαφοροποιημένες ανάγκες διαφορετικών ψυχρών κλίματος, επιτρέποντας την αποθήκευση ενέργειας υψηλής πυκνότητας να παίζει την αξία του ακόμη και σε κατεψυγμένες περιοχές.
1 Αντίσταση παγετού σε επίπεδο κυττάρων: Η υλική καινοτομία διασπάται μέσω της συμφόρησης χαμηλής θερμοκρασίας
Ο τύπος "χαμηλής - θερμοκρασίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου" στην Κίνα. Ένα συγκεκριμένο εμπορικό σήμα έχει αναπτύξει 21700 κύτταρα μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου για σταθμούς βάσης βορειοανατολικής βάσης. Με τα στοιχεία του νικελίου ντόπινγκ (με περιεχόμενο 5%) και τη βελτιστοποίηση της σύνθεσης ηλεκτρολύτη (προσθέτοντας 20% ανθρακικό αιθυλένιο), το χαμηλό ποσοστό κατακράτησης χωρητικότητας θερμοκρασίας των κυττάρων της μπαταρίας έχει αυξηθεί σε -30 βαθμούς /80% και -40 βαθμούς /65%, που είναι 30% υψηλότερο από τα παραδοσιακά κύτταρα μπαταρίας. Ταυτόχρονα, υιοθετείται η τεχνολογία "Nano Level Positive Electrode Coating" (πάχος στρώματος επίστρωσης 3nm) για τη μείωση της αντοχής στη μετανάστευση ιόντων σε χαμηλές θερμοκρασίες. Μετά από 500 κύκλους σε -30 μοίρες, το ποσοστό διατήρησης της χωρητικότητας εξακολουθεί να φθάνει το 75%, το οποίο είναι 25% υψηλότερο από τα παραδοσιακά κύτταρα. Η πραγματική μέτρηση ενός σταθμού βάσης επικοινωνίας στο Harbin δείχνει ότι η μπαταρία 1U rack που χρησιμοποιεί αυτό το κελί μπαταρίας μπορεί να παρέχει μια μέση ημερήσια παροχή ρεύματος 8kWh το χειμώνα, ικανοποιώντας την 24ωρη ζήτηση ισχύος του εξοπλισμού πυρήνα (διακόπτες, πύργους σήματος) του σταθμού βάσης.
Σκανδιναβικό τιτάνιο λιθίου+supercapacitor "υβριδικό κύτταρο μπαταρίας. Το σύνθετο κύτταρο μπαταρίας που αναπτύχθηκε από έναν σουηδικό κατασκευαστή χρησιμοποιεί τιτανικό λιθίου (LTO) ως αρνητικό ηλεκτρόδιο (με διάρκεια ζωής 30000 φορές), το θετικό ηλεκτρόδιο συνδυάζεται με φωσφορικό σίδηρο λιθίου (LMFP) και ένα δομημένο {{3} στο SuperCapactor (αντιπροσωπεύει το 10% της ικανότητας). Οι SuperCapAcitors είναι υπεύθυνοι για το χαμηλό - Start - up (στιγμιαία εκκένωση σε - 40 βαθμούς), ενώ τα κύτταρα LTO -LMFP παρέχουν συνεχή τροφοδοσία, επιτρέποντας στα κύτταρα να φορτίζονται και να εκφορτώνονται με ρυθμό 0,5C ακόμη και σε βαθμό -40, ποσοστό χωρητικότητας 70%. Αυτός ο υβριδικός σχεδιασμός επιλύει επίσης το πρόβλημα της πυκνότητας χαμηλής ενέργειας των κυττάρων LTO (με συνολική ενεργειακή πυκνότητα 120Wh/kg), καθιστώντας την κατάλληλη για σενάρια πολικών επιστημονικών ερευνών με υψηλές απαιτήσεις ζωής. Η εφαρμογή στο νορβηγικό σταθμό επιστημονικής έρευνας της Νορβηγίας δείχνει ότι το κύτταρο της μπαταρίας παρουσίασε αποσύνθεση χωρητικότητας μόνο 5% μετά από 120 κύκλους κατά τη διάρκεια έξι διαδοχικών μηνών πολικών νύχτας (χωρίς συμπλήρωση ηλιακής ενέργειας), εξασφαλίζοντας τη σταθερή λειτουργία του εξοπλισμού επιστημονικής έρευνας.
2 Μόνωση καμπίνας: Φυσική προστασία για να μπλοκάρει το χαμηλό - διείσδυση θερμοκρασίας
Canada's "vacuum insulation+phase change energy storage" design. For machine rooms in grassland provinces with a temperature of -35 ℃, the rack mounted lithium battery adopts a "double-layer vacuum chamber" (vacuum℃1Pa, thermal conductivity 0.004W/(m ・ K)), the bulkhead interlayer is filled with air gel felt (thickness 10mm), and with phase change materials (paraffin, melting point 8 ℃), it can maintain the temperature in the chamber>0 βαθμός για 8 ώρες μετά την αποτυχία ρεύματος. Η πόρτα της καμπίνας υιοθετεί ένα "μαγνητική σφραγίδα αναρρόφησης+σύρμα θέρμανσης" (Power 50W) για να αποφευχθεί ο σχηματισμός παγετού και πάγου στο κενό της πόρτας, αποφεύγοντας παράλληλα την απώλεια θερμότητας. Οι δοκιμές σε ένα κέντρο δεδομένων στην Αλμπέρτα έδειξαν ότι αυτός ο σχεδιασμός μόνωσης μειώνει την κατανάλωση ενέργειας ελέγχου της θερμοκρασίας χειμώνα κατά 60%, εξοικονομώντας 24000 kWh ετησίως σε σύγκριση με τα παραδοσιακά μόνωση από μόνωση από βράχο.
Το σύστημα "ανάκτηση θερμότητας+της Ρωσίας"+ενεργή θέρμανση "της Ρωσίας. Η μπαταρία του σταθμού βάσης επικοινωνίας στη Σιβηρία εισάγει τη διάχυση θερμότητας του εξοπλισμού σταθμού βάσης (CPU, μονάδα ισχύος, θερμοκρασία 40 - 50 βαθμοί) στη διαμέρισμα της μπαταρίας μέσω ενός αγωγού αέρα και συνεργάζεται με έναν θερμαντήρα PTC (Power 100W, αυτόματη εκκίνηση σε -30 βαθμούς) για να σχηματίσει μια "παθητική ανάκτηση+ανοησία". Ο αισθητήρας θερμοκρασίας μέσα στην καμπίνα (ακρίβεια ± 0,5 βαθμών) παρακολουθεί σε πραγματικό χρόνο. Όταν η θερμοκρασία είναι κάτω από 5 μοίρες, η ανάκτηση των αποβλήτων ενεργοποιείται πρώτα και ο θερμαντήρας ενεργοποιείται όταν είναι ανεπαρκής, μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας του ελέγχου της θερμοκρασίας κατά 45% σε σύγκριση με την καθαρή δραστική θέρμανση. Τα δεδομένα χειμερινής λειτουργίας ενός συγκεκριμένου σταθμού βάσης δείχνουν ότι το σύστημα σταθεροποιεί τη θερμοκρασία του διαμερίσματος της μπαταρίας σε 10-15 βαθμούς και ο ρυθμός συγκράτησης χωρητικότητας των κυττάρων της μπαταρίας φτάνει το 90%, το οποίο είναι 40% υψηλότερο από το διάλυμα μόνωσης χωρίς μόνωση.
3 Έλεγχος της θερμοκρασίας: Ρυθμίστε δυναμικά για να προσαρμοστεί στο χαμηλό - συνθήκες εργασίας θερμοκρασίας
Ο αλγόριθμος προθέρμανσης της Γερμανίας. Σε απάντηση στο εύκρατο ηπειρωτικό κλίμα της ευρωπαϊκής ηπείρου (με διαφορά θερμοκρασίας έως και 20 μοιρών μεταξύ ημέρας και νύχτας το χειμώνα), το σύστημα BMS των μπαταριών λιθίου που είναι τοποθετημένες σε ράφι συνδέεται με τα τοπικά μετεωρολογικά δεδομένα για την πρόβλεψη των μεταβολών της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος 6 ώρες νωρίτερα. Όταν η προβλεπόμενη θερμοκρασία της νύχτας πέσει σε -15 βαθμούς, το σύστημα προθερμάνει ενεργά τη θερμοκρασία της μπαταρίας σε 20 μοίρες κατά τη διάρκεια της ημέρας φωτοβολταϊκής περιόδου αιχμής (12: 00-14: 00) και το διατηρεί μέσα από ένα στρώμα μόνωσης για να αποφευχθεί η επίδραση των χαμηλών θερμοκρασιών της νύχτας σε χωρητικότητα. Η πραγματική δοκιμή ενός έργου εμπορικής αποθήκευσης ενέργειας στο Μόναχο δείχνει ότι ο αλγόριθμος αυξάνει την διαθέσιμη χωρητικότητα αποθήκευσης χειμερινής ενέργειας κατά 15% και αυξάνει τα κέρδη διαιτησίας της κοιλάδας Peak Valley κατά 8%.
Η στρατηγική "βαθμολογημένη φόρτιση και εκφόρτιση" της Κίνας. Η αποθήκευση ενεργειακής αποθήκευσης (42U/200kWh) της βορειοανατολικής ενέργειας (42U/200kWh) υιοθετεί το "χαμηλό - ελέγχου της θερμοκρασίας": Όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι - 20 βαθμοί ~ -10 βαθμοί, ο ρυθμός φόρτισης και εκφόρτισης περιορίζεται σε 0,5C. Όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι -30 μοίρας ~ -20 βαθμός, μειώνεται σε 0,3C και ενεργοποιείται η "φόρτιση παλμών" (0,5C με κύκλο λειτουργίας 10%) για να μειωθεί η πόλωση. Το BMS παρακολουθεί την σύνθετη αντίσταση των κυττάρων της μπαταρίας σε πραγματικό χρόνο (συχνότητα δειγματοληψίας 100Hz). Όταν η σύνθετη αντίσταση υπερβαίνει το όριο (αυξάνεται κατά 50% σε σύγκριση με τη θερμοκρασία δωματίου), αυτόματα παύει τη φόρτιση και την εκφόρτιση και αρχίζει τη θέρμανση. Θα συνεχίσει τη λειτουργία μετά την αποκατάσταση της σύνθετης αντίστασης. Η εφαρμογή ενός έργου αποθήκευσης ενέργειας σε ένα δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας στο Shenyang δείχνει ότι αυτή η στρατηγική επεκτείνει τη διάρκεια ζωής του χειμερινού κύκλου σε 3000 φορές, η οποία είναι 25% υψηλότερη από το ανεξέλεγκτο σχέδιο.
Το χαμηλό - τεχνολογία προσαρμογής θερμοκρασίας των μπαταριών λιθίου που είναι τοποθετημένα στο ράφι σπάει την παραδοσιακή αντίληψη της "αποθήκευσης ενέργειας, φοβάται το κρύο". Στο μέλλον, με την εφαρμογή στερεών ηλεκτρολυτών (με 10 φορές αύξηση της χαμηλής - αγωγιμότητας ιόντων θερμοκρασίας) και βιομιμητικής μόνωσης (μίμηση της δομής της αρκτικής Fox Fur). Η επέκταση των εφαρμογών αποθήκευσης ενέργειας υψηλής πυκνότητας στους δύο πόλους της γης.